Сортировочная горка

Zs 4 44.jpg

Сортировочная горка — сооружение на территории ж.-д. станции в виде насыпи, на которой уложены пути, предназначенное для формирования и расформирования составов поездов. Сортировочная горка состоит из трех основных элементов: надвижной части, горба горки и спускной части (рис. 4.44). Состав на горку надвигается локомотивом по пологому подъему, что облегчает расцепку вагонов или их групп. Спускная часть пути располагается на уклоне, благодаря чему происходит самостоятельное движение (скатывание) вагонов под действием силы тяжести и распределение их по путям сортировочного парка. Самая высокая точка — вершина горки — находится на высоте до 3,5-4,5 м. Между скатывающимися вагонами (или отцепами, состоящими из неск. вагонов одного назначения) образуются интервалы, позволяющие переводить стрелки перед разветвлением путей в соответствии с планом формирования поездов. Для регулирования скоростей скатывания и интервалов между отцепами на сортировочной горке устраивают тормозные позиции, оборудованные вагонными замедлителями. На сортировочных горках предусматриваются различные устройства автоматизации их работы.

Вершина горки — самая высокая точка горки относительно путей сортировочного парка, на которой группы вагонов (отцепы) расцепляются и направляются по назначениям на подгорочные пути. Вершиной горки считается точка с наибольшей отметкой в месте касания прямой горизонтальной линии с кривой, соединяющей в вертикальной плоскости надвижную часть горки со спускной.
Высота горки — разность отметок уровней ее вершины и расчетной точки на наиболее трудном по условиям скатывания подгорочном пути. Расчетная высота горки определяется из условия обеспечения прохода вагона с плохими ходовыми качествами («плохого» бегуна) при неблагоприятных условиях (зимой при встречном ветре) до расчетной точки, обычно располагаемой на расстоянии 50 м за концом парковой тормозной позиции наиболее трудного пути.
Горб горки — перевальная часть сортировочной горки, откуда вагон (отцеп) начинает самостоятельно двигаться вниз. Включает кривые разного радиуса, сопрягающие в вертикальной плоскости участки надвижной и спускной частей горки, а также разделительный профильный элемент (при его наличии).
Надвижная часть горки — зона от последних стрелочных переводов предгорочной горловины приемного парка (или от стрелочного перевода примыкания выхода из приемного парка к горочному вытяжному пути) до вершины горки на каждом пути надвига. Надвижная часть горки имеет, как правило, противоуклон перед вершиной горки для удобства расцепки вагонов в составе и остановки их в случае прекращения роспуска. Надвижную часть горки можно проектировать и на сплошном уклоне в сторону горки со специальным профилем, позволяющем распускать составы без локомотива под действием собственной силы тяжести. В этом случае выходная горловина предгорочного парка и надвижная часть горки должны быть оборудованы тормозными устройствами для удержания составов, регулирования скорости роспуска и расцепки вагонов.
Спускная часть горки — зона между вершиной горки и предельными столбиками в начале сортировочного парка.
Расчетная точка — точка на сортировочном пути, находящаяся на определенном расстоянии от конца парковой тормозной позиции или от предельного столбика, достижение которой отцепом с расчетными ходовыми свойствами и при принятых расчетных условиях и технологических режимах является обязательным.
Продольный профиль горки — вертикальный продольный разрез пути надвижной и спускной частей горки (до конца расчетной точки) с указанием крутизны и длины отдельных элементов. Продольный профиль проектируется для каждого пучка путей сортировочного парка. Величина уклонов отдельных элементов профиля определяется высотой горки, скоростью роспуска, типом тормозных устройств и способом регулирования скорости. Продольный профиль спускной части горки должен иметь вогнутое очертание.
Скоростной участок горки -участок пути сортировочной горки от ее вершины до первой тормозной позиции, имеющий наибольшую крутизну.

СОРТИРОВОЧНЫЕ ГОРКИ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ МИРА

Центральная Европа и в первую очередь Франция и страны Бенилюкс имеют высокую плотностью размещения сортировочных горок. Также значительное их число в странах бывшего СССР и на восточном побережье США. Большое количество сортировочных горок строится в последние годы в Китае. Гораздо меньше их на железных дорогах таких стран, как Канада, Индия и ЮАР. В развивающихся странах Африки, а также Южной и Латинской Америки сортировочные горки, как и другие средства автоматизации на железнодорожном транспорте, встречаются пока редко. Напротив, во многих индустриально развитых странах (Япония, Англия, Дания и Норвегия) уже не сохранилось ни одной сортировочной горки ввиду применения новых способов формирования составов. В других европейских странах сортировочная работа концентрируется только на самых крупных узлах, горки малой и средней мощности постепенно закрываются. На сегодняшний день самая крупная в мире сортировочная горка Бэйли Ярд находится в США (штат Небраска) и имеет 50 путей в парке одного направления и 64 пути в парке противоположного направления. Лишь немного отстает от нее двусторонняя сортировочная горка Машен (рис. 1), расположенная вблизи порта Гамбург, — 48 путей в одном направлении и 64 в другом. В Китае недавно построена крупнейшая сортировочная горка Азии на станции Цженгжоу — 34 и 36 путей, другой крупный сортировочный узел находится в ЮАР на станции Сентрарад северо-восточнее Йоханнесбурга — 64 пути в сортировочном парке и 8 путей в парках подсортировки. Отличия в техническом оснащении и технологии работы сортировочных горок обусловлены историческим развитием средств механизации и автоматизации в разных странах мира, начало которому было положено в Европе в середине позапрошлого столетия.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГОРОЧНЫХ СИСТЕМ

Еще в 1846 г. на грузовом вокзале Дрездена был сооружен наклонный путь, на который подавались вагоны, отцепляемые от поезда. В это время в Европе были известны другие способы расформирования составов, например, с использованием поворотных кругов, сохранившихся возле многих депо до настоящего времени (рис. 2). Первая упрощенная сортировочная горка была построена в 1858 г. на промежуточной грузовой станции Лейпцига.

Полностью соответствующая сегодняшней структуре большинства сортировочных узлов с парком приема, сортировочным парком и парком отправления (рис. 3) горка была сооружена на грузовой станции Тер Нор возле Сент-Этьена во Франции в 1863 г. По такому же принципу в 1869 г. построена станция Шилдон на северо-востоке Англии.
Первые сортировочные станции использовали естественный уклон местности и не имели противоуклона на надвижной части. Лишь в 1876 г. на сортировочной станции Шпельдорф в Германии была сооружена горка с площадкой на вершине и противоуклоном. Используемые в то время механические централизации имели ограниченное по дальности управление, и поэтому в зоне роспуска строили несколько независимых друг от друга постов.

Деление сортировочного парка на группы путей (пучки) стали применять в 1891 г. на крупной сортировочной станции с двусторонней работой Остерфельд-Зюд в Германии. В то время на сортировочных горках еще не использовались механизированные тормозные устройства, но прицельное целевое торможение было необходимо, и поэтому на путях у подножия горки работники устанавливали тормозные башмаки. Эти простые устройства применяют и в настоящее время как противоугонные на грузовых станциях с естественным уклоном путей.
В двадцатые годы минувшего столетия экономика Европы и США, а вместе с ней и грузоперевозки, переживали подъем, и для ускорения и безопасного роспуска составов были разработаны первые вагонные замедлители балочного типа. В 1923 г. в США на сортировочной горке Гибсон возле Чикаго был установлен первый, с большим числом узлов, замедлитель, а в 1925 г. на самой крупной в то время сортировочной станции Европы Хамм (Вестфалия) начал работать механизированный комплекс, состоящий из четырех гидравлических вагонных замедлителей. Появившиеся примерно в это же время электромеханические централизации позволяли дистанционно управлять всеми объектами с одного поста горочного комплекса. Благодаря этому ускорился процесс расформирования составов, а также стала возможна его автоматизация. Чуть позднее были созданы первые электрические устройства запоминания последовательности прохода вагонов. В соответствии с полученным заданием они управляли стрелочными приводами пучков.
Первый управляемый электроникой горочный комплекс был создан в 1955 г. на станции Кирк недалеко от Чикаго, и уже в 1960-е годы большинство крупных сортировочных узлов было полностью автоматизировано. В эти же годы многие сортировочные горки стали использовать радиоканал для управления локомотивом для надвига состава, что позволило повысить качество и производительность, а также отказаться от машинистов и напольных горочных сигналов.

ВИДЫ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК

Горочные комплексы могут иметь как однонаправленную (одностороннюю) структуру построения, так и двустороннюю, применяемую на крупных узлах с большой сортировочной работой в обоих направлениях. Ранее горки строили на участках с естественным уклоном путей, не зависящим от зоны роспуска, как принято на современных комплексах. Многие из таких горок используются до сих пор. За рубежом применяют горки как с естественным, так и с искусственным уклоном путей (рис. 4). Используемые на них принципы торможения вагонов тоже различаются. На выбор тормозных средств влияет также местоположение сортировочной горки. Построенные вблизи транспортных узлов горки со временем оказывались в городской черте, и к таким сортировочным комплексам в настоящее время предъявляются особые требования. Это бесшумная работа замедлителей и стрелочных приводов, специальные правила роспуска, ограниченный доступ на территорию.
Сортировочные парки могут иметь как равную с другими парками станции длину, так и уменьшенную. Укороченные сортировочные парки используются, в частности, в США, где в условиях благоприятного рельефа и больших расстояний между станциями формируются длинные поезда. Собранные в сортировочном парке укороченные составы подаются на пути отправления, где их сцепляют с другими полусоставами. В некоторых случаях бывает выгоднее, напротив, проектировать сортировочные пути повышенной длины.
В сортировочных горках последнего поколения предусмотрена возможность местного управления стрелками и сигналами парков приема и отправления с проверкой необходимых зависимостей и замыканий. Реже встречается только централизованное управление, а иногда в этих парках могут отсутствовать используемые на станциях устройства СЦБ.
Рассмотрим устройства и принципы торможения на сортировочных горках.

ТОРМОЖЕНИЕ ОТЦЕПОВ В ГОРОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ

Первое торможение отцепов предназначается в основном для формирования необходимых интервалов следования и осуществляется одной или двумя тормозными позициями (ТП) в горочной зоне, а прицельное торможение происходит в парковой зоне. Помимо известных на российских железных дорогах клещевидно-нажимных замедлителей в горочной зоне применяют замедлители с другими принципами торможения. Так, на расположенных недалеко от жилых зон сортировочных горках для гашения скорости используют рельсы с резиновым покрытием. Сила трения при движении металлического колеса по резине регулируется положением замедлителя, таким образом отбирая значительную часть кинетической энергии отцепа. Перспективными считаются тормозные средства на постоянных магнитах, которые наиболее эффективны при высоких (выше 20 км/ч) скоростях движения отцепов.
Для торможения в парковой зоне на многих сортировочных горках устанавливают большое количество точечных замедлителей, обеспечивающих квазинепрерывное регулирование скорости. Наибольшее признание получили точечные гидравлические поршневые замедлители. Их тормозное воздействие возникает при наезде гребня колеса вагона на поршень замедлителя, укрепленного на шейке рельса (рис. 5). Избыточная кинетическая энергия гасится благодаря перемещению поршня вниз, если превышена скорость скатывания отцепа. В поршневых замедлителях располагаются датчики скорости.

В Европе распространены также гидравлические спиральные замедлители. Во время прохода вагона по нему гребень колеса взаимодействует со спиральным выступом цилиндра (рис. 6), и он делает один оборот. Если скорость вагона меньше той, на которую отрегулирован замедлитель, то его клапан не препятствует перетеканию жидкости из одной полости в другую, и торможение не происходит. В случае превышения указанной скорости замедлитель создает максимальное тормозное усилие. При необходимости пропуска маневрового локомотива специальное пневматическое устройство отодвигает спиральный замедлитель от рельса. Кроме того, на ряде сортировочных горок в парковой зоне устанавливаются гидравлические ускорители, работающие при скорости отцепа ниже установленного предела.
На горках с естественным уклоном путей квазинепрерывное регулирование скорости, как правило, используется на всем спуске, включая предпарковую (горочную) зону.
На горках последнего поколения с интенсивной сортировочной работой для парковой зоны предусматриваются вагоноосаживатели. Они располагаются внутри рельсовой колеи и перемещаются автоматически управляемыми тросами.

При необходимости вагоноосаживатели доводят отцепы до стоящих на пути вагонов (рис. 7). Такие устройства применяют, например, на сортировочных горках Мюнхена (Германия), Цюриха (Швейцария) и Роттердама (Нидерланды).

МОДЕРНИЗАЦИЯ ГОРОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЗА РУБЕЖОМ

>

Для строительства и модернизации сортировочных станций фирмой Siemens был разработан универсальный комплекс MSR 32 (рис. 8) для горок средней, большой и повышенной мощности. В зависимости от вида и требуемой мощности горки, ее профиля, местных условий и предпочитаемых заказчиком стрелочных приводов и тормозных средств создается модель горки, которая тестируется на ЭВМ. По итогам моделирования выбираются типы и места расположения датчиков скорости вагонов, измерителей скорости ветра в разных зонах горки, весомеров, измерителей длины и высоты отцепа (для расчета траектории его ускорения), число и оптимальные зоны размещения тормозных позиций, а также датчиков свободности путей.

Принцип работы таких горок следующий. Информация от всех измерительных приборов и датчиков сортировочной горки, а также парков приема и отправления поступает на центральный процессор. Оттуда после обработки всех данных осуществляется управление локомотивом имеющимися тормозными позициями, а также вагоноосаживателями (рис. 9). Наиболее важная информация о работе горки, а также о результатах формирования поездов в режиме реального времени передается на диспетчерский пункт. Система MSR 32 устроена по модульному принципу, что позволяет легко адаптировать ее к любым требованиям заказчика.
Эта система внедрена на горках с различными профилем, концепцией торможения и перерабатывающей способностью. Так, в Цюрихе (Швейцария) горка имеет производительность 330 вагонов в час. Управление локомотивом происходит по радиканалу. На 1 -й тормозной позиции функционируют два замедлителя, на 2-й — восемь, в парковой зоне — 64 (по одному на путь), на нижней тормозной позиции — два. На главной горке используют вагоноосаживатели, на вспомогательной горке (сдана в эксплуатацию в 1999 г.) −13 парковых замедлителей.

В Вене (Австрия) сортировочная станция производительностью 320 вагонов в час имеет радиоуправляемый локомотив. Из 48 путей в парковой зоне два используются для надвига. На горке функционируют поршневые замедлители с автоматическим регулированием скорости на всем пути скатывания отцепов. Сортировочная станция сдана в эксплуатацию в 2004 г.
Горка «Южная Эльба» вблизи порта Гамбург (Германия) меньшей мощности и имеет три замедлителя на 2-й тормозной позиции и 24 в парковой зоне. Она сдана в эксплуатацию в 2006 г.
На всех сортировочных горках обеспечен непрерывный обмен информацией с диспетчерскими центрами.
В ближайшее время фирма Siemens планирует сдать в эксплуатацию первую сортировочную горку MSR 32, адаптированную к требованиям железных дорог стран бывшего СССР (станция Вайдотай в Литве).

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЕЗДОВ

Во второй половине минувшего столетия наметилась тенденция к преобладанию в грузообороте мелких отправок. Из-за возрастающей конкуренции в области грузоперевозок между железнодорожным и другими видами транспорта стали актуальны контейнерные перевозки, позволяющие минимизировать затраты на перегрузки и использовать преимущества каждого вида транспорта, доставляя мелкие отправки по принципу «от двери к двери». Для перегрузки контейнеров с вагонов на морской и автомобильный транспорт были созданы специальные парки с крановыми механизмами. При росте контейнерных отправок со временем многие сортировочные станции передадут свои функции паркам, предусмотренным для перегрузки контейнера с вагона не только на морские суда и автомобили, но и на поезда других направлений. Во многих европейских странах такие парки уже используются (рис. 9), вытесняя собой сортировочные горки малой и средней мощности.